Здравствуй, читатель. Эта статья посвящена внедрению принципов экологии в сферу машиностроения.
Учёные и преподаватели разрабатывают методики и инструкции по для интеграции экологической устойчивости в курсы бакалавриата по машиностроению.
Экологическая устойчивость - это термин, означающий ответственность промышленности за экологические последствия производства, продукцию, как функционирующую, так и вышедшую из оборота и здоровье тех, кто контактирует с ней на любом этапе изготовления или потребления в широком масштабе.
Экологическая устойчивость подразумевает глобальный взгляд на проблему и задачу, ввод экологических принципов в "философию компании", а не просто устранение неблагоприятных последствий.
Экологическая устойчивость - это не "поставить фильтры" на выливаемые промышленным предприятием отходы, а изначально конструировать производство самым экологическим образом, включая все факторы: от пластиковых стаканчиков в фойе до самой защиты здоровья работников.
Учёные решили, что проблема экологии не может быть решена, пока такой полноценный подход, его принципы и способы его применения не будут преподаваться студентам бакалавриата машиностроения и других специальностей.
Было решено, что "экологическая устойчивость" должна преподаваться через принципы управляемого открытия/управляемого обнаружения.
Чтобы проверить предложенный подход, ученые провели два исследования со студентами в курсе компьютерного проектирования и прототипирования.
- Первое исследование подтвердило целесообразность включения инструкций по управляемым открытиям для обучения устойчивости окружающей среды с использованием задачи проектирования синтеза структурных форм.
- Во втором исследовании сравнивалось влияние подхода, основанного на обучении руководству, и традиционного обучения на основе лекций на понимание студентами концепций экологической устойчивости.
Результаты показали, что метод инструкций по управляемому обнаружению способствовал лучшему пониманию взаимодействия между параметрами проектирования и полученным воздействием на окружающую среду.
Также было обнаружено, что студенты, пользующиеся инструкциями по управляемым открытиям уделяют больше внимания изменению параметров конструкции, характерных для концепций машиностроения, которые преподаются в курсе.
Эти результаты показывают, что использование инструкций по управляемым открытиям для обучения экологической устойчивости на курсах по машиностроению для студентов полезно для понимания студентами сложных взаимосвязей между параметрами проектирования, специфичными для предметной области, и экологической устойчивости.
Включение такого обучения стало одной из основных целей инженерных программ.
В промышленности растет спрос на инженеров, обладающих навыками в области "устойчивых" технологий
Опрос, проведенный исследованиями ASME и Autodesk, показал, что примерно 60% из 4000 респондентов из инженерных организаций ожидали более интенсивного участия своих организаций в разработке экологически чистых конструкций в будущем году.
Аналогичным образом, исследование «Зеленые технологии и практика», проведенное Министерством труда США в 2011 году, показало, что три четверти коммерческих предприятий используют как минимум одну «зеленую» технологию или практику.
Чтобы продвинуть навыки студентов-инженеров, им нужно научиться рассматривать экологическую устойчивость как неотъемлемую часть процесса инженерного проектирования. Это требует интеграции экологических принципов в фундаментальные инженерные курсы таким образом, чтобы студенты могли изучать сложные взаимосвязи между параметрами проектирования, специфичными для предметной области, и конечными результатами эко-устойчивости.
С этой целью учебные подходы на таких курсах должны способствовать глубокому пониманию таких взаимоотношений и поддерживать концептуальные изменения в ментальных моделях учащихся.
Основываясь на теориях конструктивизма, управляемое открытие было признано эффективным подходом для продвижения концептуального понимания теорий и принципов.
В отличие от преподавания на основе лекций, которое непосредственно предоставляет целевую информацию студентам, инструкция по открытому обучению побуждает студентов формировать знания посредством процессов управляемого запроса.
Что же такое управляемые открытия?
Процесс изучения открытий напоминает получение научных знаний в реальном мире, когда студенты проходят этапы генерации гипотез, планирования, экспериментов и оценки. Наличие руководства является обязательным в обучении открытию: учащиеся добились больших успехов в обучении в классах с большей степенью руководства по сравнению с неуправляемым подходом к открытию или непосредственному обучению.
Предыдущие исследования показали, что управляемое обучение обнаружению может быть более эффективным средством изучения взаимосвязей между концепциями по сравнению с прямым обучением.
Это актуально для обучения экологической устойчивости, поскольку оно также подразумевает понимание сложных и часто неявных отношений между доменами.
В связи с этим, усилия учёных направлено на разработку инструктивного подхода к обучению экологической устойчивости для преподавания в рамках существующих курсов для студентов.
Используя предложенный метод управляемого обнаружения, были проведены два исследования со студентами на курсе бакалавриата по машиностроению и изучили следующие вопросы исследования:
- Есть ли необходимость в контекстуализации обучения экологической устойчивости для конкретных курсов бакалавриата машиностроения?
- Как ученики воспринимают метод обучения руководству на курсах для студентов бакалавриата?
- Какое влияние оказывает метод обучения на основе управляемых открытий и традиционное преподавание на основе лекций на понимание студентами?
Метод инструкций по открытому обучению для преподавания экологической устойчивости на курсах машиностроения для студентов
Учёные обнаружили, что выполнимость включения инструкций в обучение студентов экологической устойчивости на курсах машиностроения бакалавриата в значительной степени зависит от ограничений, характерных для курса.
Например, отношение студентов к существующему учебному плану, временное бремя, налагаемое на обучаемых, а также степень инструкторской и организационной поддержка преподавания экологии.
В исследовании, количество свободного времени было указано в качестве причины остановки процесса исследования значительным большинством студентов. Преподаватели курса также указали, что каждый семестр для запуска этого модуля может потребоваться привлечение эксперта по экологии.
Поэтому, чтобы быть успешным, предложенный подход управляемого обнаружения требует формального сотрудничества между преподавателями, имеющими опыт в экологии, и другими студентами.